装配式可回收地下连续墙及其施工方法与流程

1.本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种装配式可回收地下连续墙及其施工方法。


背景技术：

2.基坑工程围护结构主要分为钢板桩、钢管桩、smw工法桩、trd工法桩、预制管桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等类型。相比于其它类型，地下连续墙强度较高、刚度较大、控制变形能力较强，应用较为广泛。特别是地铁设施、浅基础房屋、重要道路和管线周边的深基坑工程，为了更好地控制基坑变形、保护坑外设施，围护结构往往采用地下连续墙。地下连续墙耗材量大、费用较高，一次使用之后难以再次利用，有悖于节能减排理念。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种装配式可回收地下连续墙及其施工方法。
4.本发明所采用的具体技术方案如下：
5.第一方面，本发明提供了一种装配式可回收地下连续墙，其包括若干通过拼接形成地下连续墙的标准幅构件单元；
6.所述标准幅构件单元包括导向架和墙体模块；
7.所述导向架上具有至少两根导向杆，所有导向杆均垂直安装于端板底座上，且所述导向杆中具有轴向贯通的中空孔道，其顶部开口用于连接外部管道，底部开口连通所述端板底座的下表面；
8.所述墙体模块分为标准块、腰梁块、调节块和冠梁块；每一种墙体模块均设有与所述导向架匹配的安装孔，能够通过安装孔套设安装于所述导向架的导向杆上；每一种墙体模块的顶面和一侧侧面设置企口，底面和另一侧侧面设置与企口匹配的凹槽；所述腰梁块和冠梁块上设有用于连接基坑内支撑的连接件；
9.所述标准块、腰梁块、调节块和冠梁块通过组合套装于所述导向架上，形成单幅墙体；其中，所述冠梁块安装于墙体顶部；所述腰梁块安装于墙体上需要连接基坑内支撑的位置且所述连接件朝向基坑内支撑所在侧；所述调节块安装于所述冠梁块和所述腰梁块下方，用于调节所述冠梁块和所述腰梁块所处的高度满足设计要求；整个单幅墙体中除腰梁块、调节块和冠梁块之外其余位置均由所述标准块构成，且单幅墙体上下相邻的墙体模块之间均通过企口和凹槽紧密拼接，保持墙体的竖向连续性；
10.相邻标准幅构件单元的单幅墙体之间能通过企口和凹槽紧密拼接，保持墙体的横向连续性。
11.作为上述第一方面的优选，所述的标准块、腰梁块和冠梁块均为适用于不同工程的标准模块；所述调节块为针对目标工程的定制模块，用于保证拼接后总的墙体高度以及腰梁块和冠梁块所处位置满足设计要求。
12.作为上述第一方面的优选，所述导向架上具有两条平行的导向杆。
13.作为上述第一方面的优选，所述导向杆顶部设置吊钩。
14.作为上述第一方面的优选，所述冠梁块和腰梁块的高度为0.6～1.0米，所述标准块的高度为4～6米，所述单幅墙体的标准幅宽为4～8米。
15.作为上述第一方面的优选，所述腰梁块上的连接件为用于连接基坑内支撑的受力钢筋的预埋钢板。
16.作为上述第一方面的优选，所述安装孔的直径略大于所述导向杆外径，两者构成间隙配合。
17.作为上述第一方面的优选，所述标准幅构件单元中的单幅墙体具有平面墙体和转角墙体两种，平面墙体中的所有墙体模块均为平面形式砌块，转角墙体中的所有墙体模块均为直角形砌块。
18.第二方面，本发明提供了一种如第一方面任一方案所述装配式可回收地下连续墙的施工方法，其步骤如下：
19.s1、按照基坑工程的地下连续墙设计位置进行机械成槽，整个地下连续墙成槽在平面上按照所述单幅墙体的标准幅宽分成一系列安装区段，且每一个安装区段对应拟安装一个标准幅构件单元；将所有标准幅构件单元的组件运输至现场就位后，将所有导向架分别吊装沉入对应的安装区段成槽内，直至导向架的端板底座没入槽底沉渣中；
20.s2、针对每一个安装区段，分别将所述导向杆的顶部开口通过管道连接外部抽吸设备，然后利用抽吸设备对槽底沉渣进行抽吸外排，进而完成槽底沉渣的清理并拆除导向杆顶部连接的管道，导向架的端板底座支顶在槽底地基上；
21.s3、对第一个安装区段进行墙体模块装配作业，通过起吊设备不断将标准块装配至导向架上并沿导向杆沉入槽内逐块连续拼装，每当接近一个基坑内支撑安装位置时，需取预先定制的调节块装配至导向架上并沿导向杆沉入槽内，再起吊一个腰梁块装配至导向架上并沿导向杆沉入槽内，使腰梁块在下方调节块上的装配高度刚好满足对应的基坑内支撑的安装高度，最后安装一个预先定制的调节块以及最顶部的冠梁块，且腰梁块和冠梁块上的连接件均应当朝向基坑内支撑所在侧，所有墙体模块竖向通过企口和凹槽紧密拼接，完成单幅墙体的装配作业；沿地下连续墙成槽走向依次对每一个安装区段进行相同的墙体模块装配作业，且相邻单幅墙体横向之间也通过企口和凹槽紧密拼接，完成整面地下连续墙的施工；
22.s4、按照基坑的施工组织方案对地下连续墙围合区域内的基坑进行土体开挖，并从上到下按序施工所有的基坑内支撑，且每一道基坑内支撑通过端部的受力钢筋连接固定在对应高度处的所述冠梁块或腰梁块的连接件上，直至开挖至基坑坑底；
23.s5、基坑开挖完毕后，对地下室进行施工并在施工过程中逐道拆除基坑内支撑b，地下室施工完毕后，对地下室四周与地下连续墙之间的空间进行土体回填；
24.s6、沿地下连续墙成槽走向依次对所有安装区段逐个进行连续墙拆除作业，每一个安装区段进行连续墙拆除作业时，先利用起吊设备对所述导向架以及导向架上安装的墙体模块进行整体起吊，在起吊过程中不断将回填土注入所述导向杆内的孔道以填满所述端板底座下方的成槽，最终完全取出所述导向架以及全部墙体模块，同时回填土填满安装区段的整条成槽；
25.s7、完成所有安装区段的连续墙拆除作业后，对导向架以及全部墙体模块进行回收转运，用于下一工程的施工。
26.作为上述第二方面的优选，所述墙体模块均在工厂预制，然后运输至项目现场进行安装。
27.本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
28.本发明采用标准幅构件单元来组装形成装配式可回收的地下连续墙，其中的墙体模块可以灵活组合标准块、调节块、腰梁块和冠梁块形成任意高度的单幅墙体。而且该标准幅构件单元还通过采用具有中空孔道的导向架，从而实现了沉渣的排出和回填土填入的功能。由此，在装配式可回收地下连续墙的施工过程中，可以方便的排出底部的沉渣，同时地下室施工完毕后，所有组件都可以重复回收利用，并用回填土填满成槽。本发明可适用于不同的工程项目，且预制化的连续墙拼装形式能够大大节省施工所需的成本以及时间。
附图说明
29.图1为装配式可回收地下连续墙的平面图；
30.图2为单个标准幅构件单元装配状态下的侧视图(左图)和主视图(右图)；
31.图3为导向架的侧视图(左图)和主视图(右图)；
32.图4为单个标准幅构件单元中各墙体模块的侧视图(左图)和主视图(右图)；
33.图5为装配式可回收地下连续墙的施工方法流程图。
34.图中附图标记为：安装区段a、基坑内支撑b、坑外w、坑内n、导向架1、标准块2、调节块3、腰梁块4、冠梁块5、预埋钢板6、企口7、成槽8、沉渣9、吊绳10、管道11、内支撑端部12、基坑坑底13、地下室14、回填土15、端板底座101、导向杆102、中空孔道103、吊钩104。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
37.在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种装配式可回收地下连续墙，其包括若干个能通过拼接形成地下连续墙的标准幅构件单元。参见图1所示，整个地下连续墙可以分为一系列的安装区段a，每一个安装区段a各自对应采用一个标准幅构件单元，进而通过标准幅构件单元中的各组件拼装形成单幅墙体，所有单幅墙体连续拼接即可形成相应的地下连续墙。而地下连续墙中需要设置能够临时连接地下室施工所需的基坑内支撑b的连接件。
38.下面对单个标准幅构件单元的具体结构进行详细描述。
39.如图2所示，标准幅构件单元包括导向架1和墙体模块两部分，其中导向架1的作用是为墙体模块提供安装基础同时为沉渣的排出和回填土的填入提供通道，墙体模块的作用
是通过灵活组装形成单幅墙体。
40.如图3所示，导向架1上具有两根导向杆102，两根导向杆102均垂直安装于端板底座101上。端板底座101可采用钢板加工而成，且在连接导向杆102的位置进行开孔。导向杆102采用中空杆件设计，即其具有轴向贯通的中空孔道103，其顶部开口用于连接外部管道11，底部开口通过端板底座101上的开孔连通端板底座101的下表面。由此，即可通过中空孔道103对端板底座101下部的沉渣进行抽吸，亦可通过中空孔道103向端板底座101下部注入回填土15。另外，为了便于导向架1的整体吊装，导向杆102顶部可以设置吊钩104等吊装连接件，后续起吊设备可通过吊绳10连接吊钩104，进而对导向架1进行吊装作业。
41.如图4所示，墙体模块分为标准块2、腰梁块4、调节块3和冠梁块5。标准块2、腰梁块4、调节块3和冠梁块5这四种墙体模块均设有与所述导向架1匹配的安装孔，因此能够通过安装孔套设安装于所述导向架1的导向杆102上。由于本实施例中导向架1上具有两根导向杆102，因此墙体模块上也对应开设两条安装孔。当然，在其他实施例中，导向架1上亦可设置更多的导向杆102，同样的墙体模块上也可以对应开设更多的安装孔，以提高稳定性。但总体而言，两根导向杆102已基本能够满足使用需求。
42.另外，由于本发明中的墙体模块是通过拼接进行组装的，因此为了保证拼接缝位置的密封性，每一种墙体模块的顶面和一侧侧面设置企口7，底面和另一侧侧面设置与企口7匹配的凹槽。
43.另外，为了避免墙体模块在导向架1上出现水平晃动，可控制墙体模块上的安装孔的直径略大于所述导向杆102外径，使得墙体模块与导向杆102之间可以构成间隙配合，在不影响装配的情况下减少水平位移，保证组装过程的顺利实现。导向杆102外径优选为200mm。
44.另外，本发明中，由于在地下室施工开挖基坑过程中，为了保证基坑四周地下连续墙的稳定性，提高其抵抗坑外w的侧向荷载的能力，需要在地下连续墙上设置基坑内支撑b。而基坑内支撑b往往有多道，最上方的一道设置于与地面平齐的冠梁上，而其余设置于地面以下。因此，为了便于连接基坑内支撑b，本发明可在腰梁块4和冠梁块5上设有用于连接基坑内支撑b的连接件。连接件的具体形式不限，在本实施例中，腰梁块4上的连接件可以采用预埋钢板6，在施工基坑内支撑b时可以将基坑内支撑b的端部受力钢筋焊接在预埋钢板6上，形成稳定的整体受力体系。当拆除基坑内支撑b时，则可以剪断或者切断基坑内支撑b的端部受力钢筋。
45.参见图2所示，标准块2、腰梁块4、调节块3和冠梁块5通过组合套装于所述导向架1上，形成单幅墙体。其中，标准块2是构成单幅墙体的主要墙体模块。冠梁块5安装于墙体顶部，用于连接形成地下连续墙的冠梁结构。腰梁块4安装于墙体上需要连接基坑内支撑b的位置，且前述的连接件需要朝向基坑内支撑b所在侧。由于冠梁块5和腰梁块4起到了连接基坑内支撑b的作用，而基坑内支撑b的设计标高是根据相关设计计算确定的，不能随意调整，因此为了保证冠梁块5和腰梁块4能够刚好位于基坑内支撑b所需的高度位置，引入了高度与标准块2不一致的调节块3。调节块3安装于冠梁块5和腰梁块4下方，用于调节冠梁块5和所述腰梁块4所处的高度满足设计要求。整个单幅墙体中除腰梁块4、调节块3和冠梁块5之外其余位置均由所述标准块2构成，且单幅墙体上下相邻的墙体模块之间均通过企口7和凹槽紧密拼接，保持墙体的竖向连续性。
46.需要说明的是，标准块2、腰梁块4和冠梁块5均为适用于不同工程的标准模块。但是调节块3一般为针对目标工程的定制模块，用于保证拼接后总的墙体高度以及腰梁块4和冠梁块所处位置满足设计要求，调节块的数量、高度、位置根据实际情况确定。当然，某一工厂使用完的调节块3亦可保存，当存在其他刚好适用的工程时亦可直接使用，减少定制成本。调节块3的高度均小于标准块2。
47.另外，作为本发明的一种优选示例，冠梁块5和腰梁块4的高度为0.6～1.0米，高度优选为0.8米，宽度为0.8～1.2米，宽度优选为1.0米；而标准块2的高度为4～6米，优选为5米，宽度与冠梁块5和腰梁块4一致；单幅墙体的标准幅宽为4～8米，优选为6米。单幅墙体的厚度可根据实际的设计需要进行调整，例如可采用1米厚度。
48.由于本发明中的整个地下连续墙是通过一系列单幅墙体组装的，其水平方向上也需要保证接缝位置的密封性，避免坑外w的地下水伸入坑内n。因此，本发明中的相邻标准幅构件单元的单幅墙体之间也能通过企口7和凹槽紧密拼接，保持墙体的横向连续性，使整个地下连续墙顶部联结为一体的连续梁。
49.企口和凹槽的具体尺寸和形式可以根式实际需要进行调整。在本发明的一个较佳实施例中，为了防止上、下墙体模块间出现容易渗漏的通缝，在各墙体模块上顶面设置两条企口(高、宽均为100mm)，在各墙体模块下底面预留两条凹槽(深、宽均为100mm)。为了防止左、右单幅墙体间出现容易渗漏的通缝，在各单幅墙体一侧设置两条企口(高、宽均为100mm)，在各单幅墙体另一侧预留两条凹槽(深、宽均为100mm)。
50.另外，参见图1所示，由于地下连续墙常见的是矩形布局，因此如果所有单幅墙体都是平面墙体，则其拐角位置难以通过企口拼接，进而会在拐角位置出现拼接缝，容易造成渗水问题。因此，在本实施例中，上述标准幅构件单元中的单幅墙体可采用平面墙体和转角墙体两种：平面墙体中的所有墙体模块均为平面形式砌块，即其横截面为矩形；转角墙体中的所有墙体模块均为直角形砌块，即其横截面为直角形式。完整的地下连续墙可以具有四个转角墙体形式的标准幅构件单元，其余的标准幅构件单元均为平面墙体。当然，假如地下连续墙是其他异形形状，亦可采用其他的墙体形式。
51.如图5所示，基于上述装配式可回收地下连续墙，本发明还可以进一步提供一种此类装配式可回收地下连续墙的施工方法，其施工工艺流程为：机械成槽，下沉导向架
→
安装管道，通过孔道抽出沉渣
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安装各模块
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施工内支撑，土方开挖
→
施工地下室，四周回填土
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吊起墙体，通过孔道回填土
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回收各模块
→
回收完毕，回填完成。下面对施工方法的具体步骤进行详细描述：
52.s1、按照基坑工程的地下连续墙设计位置进行机械成槽，整个地下连续墙成槽8在平面上按照所述单幅墙体的标准幅宽分成一系列安装区段a，且每一个安装区段a对应拟安装一个标准幅构件单元；将所有标准幅构件单元的组件运输至现场就位后，将所有导向架1分别通过起吊设备吊装沉入对应的安装区段a成槽8内，直至导向架1的端板底座101没入槽底沉渣9中，每一个安装区段a中沉入一个导向架1，如图5中(a)所示。
53.需要说明的是，墙体模块均在工厂预制，然后运输至工程现场进行安装。本发明中所采用的起吊设备可以是汽车吊、塔吊等设备，对此不作限制。
54.s2、针对每一个安装区段a，分别将所述导向杆102的顶部开口通过管道11连接外部抽吸设备，然后利用抽吸设备对槽底沉渣9进行抽吸外排，进而完成槽底沉渣9的清理并
拆除导向杆102顶部连接的管道11，导向架1的端板底座101支顶在槽底地基上，如图5中(b)所示。
55.需要说明的是，本发明中采用的外部抽吸设备可以是大功率的负压抽吸泵。
56.s3、对第一个安装区段a进行墙体模块装配作业，通过起吊设备不断将标准块2装配至导向架1上并沿导向杆102沉入槽内逐块连续拼装，每当接近一个基坑内支撑b安装位置时，需取预先定制的调节块3装配至导向架1上并沿导向杆102沉入槽内，再起吊一个腰梁块4装配至导向架1上并沿导向杆102沉入槽内，使腰梁块4在下方调节块3上的装配高度刚好满足对应的基坑内支撑b的安装高度，最后安装一个预先定制的调节块3以及最顶部的冠梁块5，且腰梁块4和冠梁块5上的连接件均应当朝向基坑内支撑b所在侧，所有墙体模块竖向通过企口7和凹槽紧密拼接，完成单幅墙体的装配作业；沿地下连续墙成槽8走向依次对每一个安装区段a进行相同的墙体模块装配作业，且相邻单幅墙体横向之间也通过企口7和凹槽紧密拼接，完成整面地下连续墙的施工，如图5中(c)所示。
57.需要说明的是，不同安装区段a中的墙体模块装配作业流程基本是相似的，但是腰梁块4的具体安装位置以及数量可能存在差异。这是由于不同安装区段a所对应的单幅墙体中，需要设置基坑内支撑b的位置可能存在差异，部分单幅墙体也可能不需要连接基坑内支撑b。对于每一个安装区段a，可以预先根据施工图计算其中所需的腰梁块4数量以及安装高度，然后计算对应所需的调节块3的高度，进而预先对腰梁块4下方的调节块3进行定制，同时针对冠梁块5下方的腰梁块4也需要根据整体的墙体高度进行定制，保证组装完毕后的单幅墙体满足该安装区段a所在位置的地下连续墙设计形式。
58.为了保证安装过程的顺利进行，对于每一个安装区段a，可预先对所有的墙体模块进行按序编号，施工过程中按序吊装即可。
59.s4、按照基坑的施工组织方案对地下连续墙围合区域内的基坑进行土体开挖，并从上到下按序施工所有的基坑内支撑b，且每一道基坑内支撑b通过内支撑端部12的受力钢筋连接固定在对应高度处的所述冠梁块5或腰梁块4的预埋钢板6上，直至开挖至基坑坑底13，如图5中(d)所示。
60.需要说明的是，基坑土体开挖的施工组织方案可根据相关设计规范以及项目的设计方案进行确定，属于现有技术，并非本发明的重点，因此不再赘述。基坑内支撑b的施工方法亦可按照相关设计规范以及项目的设计方案进行。
61.s5、基坑开挖完毕后，对地下室14进行施工并在施工过程中逐道拆除基坑内支撑b，地下室14施工完毕后，对地下室14四周与地下连续墙之间的空间进行土体回填，如图5中(e)所示；
62.需要说明的是，基坑内支撑b是随着地下室14的施工进程逐道拆除的，一般由下至上开始拆除。当拆除基坑内支撑b时，可以剪断或者切断其内支撑端部12受力钢筋，使得其脱离预埋钢板6。为了使腰梁块4能够重复使用，剪断或者切断受力钢筋时，应当避免损伤预埋钢板6，预埋钢板6的焊接部位后续回收后亦可通过加工进行磨平。
63.s6、沿地下连续墙成槽8走向依次对所有安装区段a逐个进行连续墙拆除作业，每一个安装区段a进行连续墙拆除作业时，先利用起吊设备和吊绳10对所述导向架1以及导向架1上安装的墙体模块缓慢进行整体起吊，在起吊过程中不断将回填土15注入所述导向杆102内的孔道以填满所述端板底座101下方的成槽8，最终完全取出所述导向架1以及全部墙
体模块，同时回填土15填满安装区段a的整条成槽8，如图5中(f)～(h)过程所示。
64.需注意的是，该过程中导向架1的上升速度不宜过快，以保证导向架1墙体模块移除后回填土15能及时填满端板底座101下方的成槽8为准，避免出现成槽8因侧向荷载出现破坏。
65.s7、完成所有安装区段a的连续墙拆除作业后，对导向架1以及全部墙体模块进行回收转运，用于下一工程的施工。
66.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
67.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。